[發明專利]模擬GPS衛星定位實驗裝置及實驗方法

無效

• 申請號: 200710071217.1
• 申請日: 2007-09-06
• 公開（公告）號: CN101118705A
• 公開（公告）日: 2008-02-06
• 發明（設計）人: 陳紅雨
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00;G01S1/02;G01S5/02
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司
• 代理人: 盛輝地

技術領域

本發明涉及一種物理實驗裝置及實驗方法，特別是涉及能模擬全球定位系統中衛星的測時和測距實現物體的精確定位的實驗裝置和實驗方法。?

背景技術

利用衛星的測時和測距進行導航的GPS全球定位系統是目前世界上最先進、最完善的衛星導航系統與定位系統，它不僅具有全球性、全天候、實時高精度，三維導航與定位能力，而且具有良好的抗干擾和保密性。因此引起世界各國軍事部門和廣大民用部門的普遍關注。目前，GPS精密定位技術已廣泛的滲透到經濟建設和科學技術的許多領域，尤其是在大地測量學及相關學科領域，如地球動力學，海洋大地測量學，地球物理勘探、資源勘察、航空與衛星遙感、工程測量學等方面的廣泛應用，充分的顯示了這一衛星定位技術的高精度和高效益。?

衛星的測量技術與方法是大學物理實驗教學內容之一，目前與此相關的教學儀器設備很少，模擬GPS衛星定位實驗裝置及實驗方法將現代科學技術與大學物理實驗教學緊密結合，提高了教學水平和教學質量。?

發明內容

本發明目的是提供一種應用于教學上，面向學生使用的可靠、操作性強、物理量顯示簡潔，并可根據實驗原理改變不同實驗方法，進行測量的模擬GPS衛星定位實驗裝置和實驗方法。?

本發明提供一種模擬GPS衛星定位實驗裝置，該裝置分成二個部分：實驗平臺、測量控制儀。?

所述實驗平臺主要包括有：由二維物體定位機構，極坐標，X、Y坐標，模擬衛星信號發射器，和接收器組成；模擬衛星信號發射器安裝在高度可調的支架上，支架固定在實驗平臺底座相應位置上，構成模擬衛星；信號接收器固定在定位物體上，定位物體固定在由兩根相互垂直的導軌組成的二維物體定位機構上，可在X、Y方向任意移動，所處位置通過X，Y坐標讀出。?

所述測量控制儀主要包括有：4組微秒級時間間隔測量單片機，單片機通過模擬衛星信?號發射器發射超聲波信號，通過信號接收器接收信號并測量信號，測量選擇單元與測量控制儀面板上的測量衛星選擇鍵相應連接，測量控制儀面板上有液晶顯示屏顯示，電纜線插孔，測量衛星選擇鍵。?

本發明的由4只模擬衛星信號發射器模擬4顆衛星根據實驗內容進安裝、固定、調節高度和位置。?

本發明的模擬GPS衛星定位實驗裝置測量方法為：?

將模擬衛星放置在相應實驗內容所需的位置上，裝有接收器的物體用二維定位機構置于某一位置，通過平臺四周刻度，讀出物體實際的坐標位置(x，y)。?

在測量控制儀面板上選擇測量衛星，將物體上的接收器喇叭口對準所選衛星發射器，記錄液晶顯示屏上的時間值。改變物體位置，再次進行測量。?

本發明采用聲發射技術中的平面定位原理，可進行二維平面上的模擬GPS衛星定位和三維空間GPS衛星定位模擬實驗。通過本實驗模擬衛星測時和測距的數據對實驗中的物體進行定位的方法，不僅可以學習到相關實驗的基本原理，進一步理解物理學在現代高科技領域的基礎地位和作用，而且可以了解由傳感器，信號處理，計算機組成的現代測量系統的許多基本知識以及用計算機處理實驗數據的一些基本方法。?

本發明采用上述實驗原理和技術方法構成了一種模擬GPS衛星定位實驗裝置，該裝置在實驗教學中可做的實驗內容豐富，不僅能在二維平面上進行物體定位，而且可實現三維空間的物體定位測量，通過數據處理得出物體的空間位置。數據處理結果可與實驗平臺上直接測得的位置值比較，加深學生對衛星定位原理和方法的理解，拓展學生的知識面，提高物理實驗教學質量。?

附圖說明

附圖1為本發明模擬GPS衛星定位實驗裝置圖?

1、實驗平臺??2、極坐標底圖??3、四周刻度尺??4、定位物體??5、X方向導軌??6、Y方向導軌??7、導軌槽??8、信號接收器??9、信號發射器(模擬衛星1)??10、信號發射器(模擬衛星2)??11、信號發射器(模擬衛星3)??12、信號發射器(模擬衛星4)??13、支架??14、固定孔??15、測量控制儀??16、控制面板??17、測量衛星選擇鍵??18、液晶數據顯示窗??19、外接插孔??20、電纜線??21、定位指針?

附圖2二維平面上三發射器探頭模擬衛星陣列圖?

附圖3二維平面上四發射器探頭模擬衛星陣列圖?

附圖4三維空間四發射器探頭模擬衛星陣列圖?

附圖5二維平面上三個發射器位置圖?

附圖6二維平面上四個發射器位置圖?

具體實施方式

實施例1模擬GPS衛星定位實驗裝置?